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F-15A單座制空戰斗型，裝備F-100-PW-100發動機和AN/APG-63雷達，1972年7月27日首飛，於1974年11月交付使用。到停產為止，F-15A共計生產384架，裝備美國空軍366架，出口以色列42架。
1982年1月駐蘭利空軍基地的第48戰斗截擊中隊開始換裝F-15A，成為第一個換裝F-15的防空中隊。
20世紀90年代中期以後，F-15A開始從一線部隊退役，轉給空中國民警衛隊。有6個州的空中國民警衛隊裝備有F-15A。F-15A/B兩機型共裝備了7個空中連隊和6個空中國民警衛隊中隊，以及以色列空軍的一個空軍中隊。
F-15B
A型的雙座教練型，初稱TF-15A，後改稱F-15B。其結構重量增加了363千克，具有F-15A的全部作戰能力，但沒有裝備A的AN/ALQ-135電子干擾設備。外觀上主要區別是增加了一個後座教員席。後座教員席具有全部操縱能力，視界良好，可以在飛行包線內完成任何動作，包括起飛和著陸。由於B型主要用於訓練，因此後座無能力控制用於作戰的航電系統和武器設備。產量60架，其中7架出口以色列。
F-15B於1973年6月首飛。1974年11月第一架生產型交付駐亞利桑那州盧克空軍基地的第58戰術訓練聯隊。
F-15A/B MSIP
F-15A/B的壽命中期改進計劃，於20世紀90年代開始實施。其主要目標是將F-15A/B升級到F-C/D的標准，包括更換AN/APG-70雷達、換裝新的航電設備、用新式數字式計算機取代老式的模擬式計算機等
F-15C
在A型基礎上改進的單座制空戰斗型。其內部載油量增加了1.116噸，採用改進型APG-63雷達，可在進氣道兩側加裝保形油箱。除了可裝載2.211噸JP-4燃油外，也可換裝偵查感測器、雷達探測、干擾設備、激游標定裝置、微光電視設備和偵查照相機等設備。最初型仍採用F100-PW-100發動機，後來大部分改用F100-PW-220。最大起飛重量有所增加。在於A型的區別上只能通過機尾號識別（從「78-」到「86-」）產量488架，出口以色列24架、沙特75架。
目前為止，F-15C仍然是美空軍的主力制空戰斗機，數量裝備約300架，共計裝備9個空軍聯隊和一個以色列空軍中隊。
F-15D
C型的雙座教練型。同樣具有C型的全部作戰能力以及保形油箱。其關系類同B型與A型之間的關系。產量82架，出口以色列7架、沙特23架。
F-15C/D MSIP
F-15C/D的中期改進計劃。其航電設備全面升級，包括：換裝雷達、座艙顯示器、電子戰系統以及數字式計算機。
TF-15A
利用第二架TF-15A改裝的雙座專用戰斗轟炸型驗證機。他有麥道公司自行投資研製，用於和F-16XL競爭空軍F-111後繼機計劃，並在此基礎上研製出F-15E。
F-15E
雙座全天候戰斗轟炸機，它是根據1982年美國空軍計劃研製並投產的F-111後繼機。機身結構加強，座艙經過重新設計。後期型發動機升級為F100-PW-229。重點改進航電設備，包括：換裝APG-70雷達，加裝藍盾吊艙，以保證目標發現與識別以及改進武器發射精度，原來的二餘度模擬式CAS改進為具有自動地形跟隨能力的數字式三餘度電傳飛控系統，改用環形激光陀螺慣導系統等。
1986年12月11日生產型首飛，1988年4月12日開始交付，原訂購392架，1988年削減到200架，後又增加到224架，現已全部交付完畢，共計裝備5個空軍聯隊。日本也裝備了3個中隊.
F-15F
為沙特准備的F-15E單座方案，換裝新型發動機、雷達和座艙顯示器設備。沙特原准備在48架F-15S雙座型基礎上訂購24架F-15F，後全部改為F-15S。F-15F最終未能投產。
F-15H
用於競爭希臘空軍戰斗機計劃的F-15E出口型
F-15I
以色列空軍裝備的F-15E出口型。它用以色列自行研製的SPS-2000系統取代了美國產的戰術電子戰系統，其他基本不變，發動機為後期型的F100-PW-229。前後共計訂購25架
1997年9月12日首飛，同年11月6日交付。目前已交付完畢，裝備以空軍1個中隊
F-15J/DJ
日本根據許可證生產的F-15C/D。計劃生產233架，前14架在美生產，其餘由日本三菱重工製造。和F-15C/D相比，主要是換裝了一些日該國產的航電設備。
F-15J/DJ共裝備7個中隊，目前仍是日本航空自衛隊主力戰機
F-15K
韓國訂購的F-15E出口型。和F-15E的主要區別是：改進了航電設備，加強了機身結構，改進了座艙顯示設備和航程增加了三分之一。
F-15MANX
基於NASA的主動推力矢量控制計劃的無尾隱形方案。為後來的F22隱形設計提供了一些經驗，為B-2的控制系統提供了一些經驗
F-15N
F-15的海軍型方案，因起降距離太長，重量太重，下降時對航母甲板沖擊過大，資金太高而被迫放棄。
F-15S
沙特訂購的F-15E簡化型。發動機為F100-PW-229，但航電設備水平降低，大量採用F-15C/D上的設備。雷達雖然是APG-70，但取消了地面測繪能力，性能和APG-63相當。此外還取消了部分電子對抗設備，降低了藍盾吊艙的性能。這一系列的改動使得該機的對地攻擊能力大打折扣。
1992年9月11日美國批准沙特的采購計劃——原訂購48架，後將F-15F單座型改為F-15S。1995年6月該機首飛，9月12日交付。目前已交付完畢。
F-15S/MTD
美國空軍在F-15B的基礎上改裝的短距起飛/精確著陸技術驗證機。它採用三翼面布局，換裝數字式電傳飛控系統。發動機為F100-PW-220，但改用二元矢量噴口。該機主要用於驗證飛機在短距起飛和實用推力矢量控制（TVC）時，起飛、著陸以及空戰機動性能。
F-15XP
沙特訂購的F-15F/S的最初編號，後分別改為現編號。
F-15XX
在F-15C基礎上發展的制空型。重點改進了航電設備和系統，以作為F-22計劃的一個低成本備份方案。1992年該計劃放棄。
NF-15B/F-15ACTIVE
NASA改裝的F-15B，作為主動控制技術的驗證機，採用三翼面布局。它由F-15S/MTD驗證機直接改裝而來，換裝了新研製的軸對稱推力矢量噴口——這是它和F-15S/MTD在外觀上的最大區別。發動機是F100-PW-229，外加推力192千牛。主要用於驗證不同迎角和馬赫數下推力矢量工作情況。
RF-15
F-15專用偵查型方案，後因黑鳥偵查機實驗成功，偵查衛星相繼發射而不被採用，只生產一架驗證機。
F-15/PDF
由F-15C改進的防空壓制型方案，具備精確打擊能力
F-15SG
F-15E 的新加坡版本，配備了主動相控陣雷達、頭盔顯示系統、高精度瞄準吊艙等先進設備，作戰半徑超過1800公里，最大載彈量10噸。
F-15SE
具備部分隱身性能的F-15戰斗機的最新改進型。該機採用了與F/A－18「大黃蜂」戰斗機類似的向外傾斜的垂尾，以及可以在內部設置武器艙的保形油箱（CFT）。2009年，為了滿足未來國際市場上客戶對先進戰斗機的需求，波音公司在聖路易斯展示了一種F-15戰斗機的最新改型— F-15SE「沉默鷹」（Silent Eagle）。2009年底，該機完成了雷達反射截面測試，即將進行首飛。與老式的F－15系列飛機相比，F-15SE在隱身方面做了重大改進：對局部外形進行技術處理，在機體表面覆蓋吸波塗層，同時採用了一種可以內置武器掛架 的保型油箱（CFT），這使得該機對波音公司的潛在客戶非常富有吸引力。將來隨著執行任務的不同，F-15SE既可以使用帶有內置武器掛架的保型油箱，也 可仍然使用裝載燃油並帶有外部武器掛架的傳統保型油箱。當採用前面一種配置方式時，F-15SE可以在內部掛架上攜帶諸如AIM-9「響尾蛇」 近距空空導彈和 AIM-120中距空空導彈之類的空戰武器，也可攜帶包括「聯合直接攻擊彈葯」（JDAM）和 「小直徑炸彈」（SDB）在內的對地攻擊武器。當採用傳統保型油箱時，F－15SE則可以攜帶目前F－15各種型別所能攜帶的標准武器彈葯。
除作隱身改進之外，F－15SE還在其它多方面做了改進，其中包括：採用了新設計的向外傾斜的垂尾，在提高飛機氣動效率、增加升力的同時，還減輕了機體重 量；採用新型數字式飛控系統，在提高飛機可靠性的同時也有助於減輕機體重量；F-15SE上還安裝了一套能夠與有源相控陣雷達（AESA）協調運行的新一代「數字式電子戰系統」（DEWS——Digital Electronic Warfare System）。DEWS據稱由F-22/35戰斗機上的電子戰設備發展而來，其中包括一套綜合雷達干擾機和雷達告警接收機。
武器內置還可以使飛機的飛行性能有些許提高。不過，外掛式保形油箱也使F-15SE的航程有所縮減，其航程因此減少了約333～370千米。此外，F-15SE武器內置無法與傳統外置武器掛架並存，在必要時，可卸載掉新式油箱，改換為傳統外掛架。當然，採用外掛架會使武器內置帶來的隱身效果盪然無存。波音公司負責F-15項目的副總裁馬克·巴斯（Mark Bass）聲稱，具有創新設計的F-15SE「沉默鷹」將能滿足未來戰斗機市場上客戶對高效費比隱身技術及大重量、多種類武器載荷的需求，該機在用戶可負 擔性和提高戰場生存力兩方面實現了平衡。
外形尺寸
人員：1 (A/C),2 (B/D/E)
全長：63.75 ft (19.43 m)
翼展：42.75 ft (13.03 m)
全高：18.625 ft (5.68 m)
翼面積 608 ft2 (56.5 m2)
空重：28,000 lb (12,700 kg)
重量載荷
空機重量12973千克，最大起飛重量30845千克（制空戰斗機20244千克），最大燃油重量（機內）6103千克，（外掛，2個保形油箱和3個副油箱）9818千克，最大外掛武器載荷10705千克。
動力裝置
早期裝兩台普·惠公司F100-PW-100渦扇發動機，單台靜推力65.2千牛，加力推力105.9千牛，1991年後換裝推力為129千牛一級的F110-GE-129或F100-PW-229渦扇發動機。
性能數據
最大平飛速度馬赫數2.5，進場速度232千米/小時，實用升限18300米，起飛滑跑距離（截擊）274米，著陸滑跑距離（截擊，不用減速傘）1067米，最大續航時間（無空中加油）5小時15分，（空中加油）15小時，轉場航程（帶保形油箱）5745千米，（不帶保形油箱）4631千米，限制過載9+/-3g。
機載設備
休斯公司的AN/APG-70（C/D型）或AN/APG-63（A/B型）火控雷達，AN/ASN-108姿態/方向參考系統，AN/ALQ-119電子干擾吊艙，AN/ARN-118塔康系統，AN/ASN-109慣性導航系統，AN/AWG-20火控系統，AN/ASK-6大氣數據計算機，CP-1075/AYK中央數據計算機等。
實用升限
A/B/C/D: 65,000 ft (19,800 m)
E: 50,000 ft (15,000 m)
爬升率50,000 ft/min (15,240 m/min)